异步电机直接转矩控制定子磁链估算方法的研究

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1、摘要异步电机直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后，迅速发展起来的又一种高性能的交流调速技术。直接转矩控制思想新颖，控制结构简单，静、动态性能优良，已成为交流调速领域的一个研究热点。定子磁链的准确估算是实现直接转矩控制系统的重要环节之一。论文应用先进的控制理论，对异步电机直接转矩控制中定子磁链估算方法进行了研究，主要研究工作有：论文详细地分析了直接转矩控制的六边形及近似圆形磁链轨迹的控制方案。在低速时，采用近似圆形磁链轨迹控制系统可减小转矩脉动和定子电流畸变；当转速较高时，采用六边形磁链轨迹控制系统可以减小逆变器的开关频率。论文将两种模型相结合，通过对电机转速进行判断，实现两

2、种控制方案在全速范围内的切换。定子磁链的准确估算对电压空间矢量的选择和转矩的观测结果影响很大，是提高直接转矩控制性能的关键。论文重点探讨了直接转矩控制中定子磁链的估算方法。针对直接转矩控制中定子磁链的开环计算方法、“．i积分器的改进方法和定子磁链观测器闭环估算方法的不足，提出了一种基于截止频率可调的改进型积分器定子磁链观测器。该观测器采用模糊控制器，根据异步电机的运行状态实时调整低通滤波器的截止频率，有效抑制了积分器的初始值误差和直流偏移误差，提高了定子磁链的估算精度，并可在全速范围内采用该观测器估算定子磁链。论文利用Matlab6．5／Simulink仿真工具完成了六边形

3、和近似圆形磁链轨迹的直接转矩控制系统的仿真，并且建立了一种适合于全速范围的仿真模型，实现了这两种控制方法在全速范围内的平滑切换。在所建立的仿真模型基础上，对磁链估算模型进行了仿真研究，仿真结果与理论分析一致。在全速范围内采用基于截止频率可调的改进型积分器有效提高了定子磁链估算精度。关键词异步电机，直接转矩控制，定子磁链估算，模糊控制ABSTRACTThedirecttorqueeontrol(DTC)ofinductionmotorsiSoneofthehigllperformancecontrolstrategies，whichwasproposedafterthevec

4、torcentrelscheme．ItbecameoneofthehottopicsinthefieldofACspeedcentrelbecauseofitsnovelcontrolmethod，simplestructure,highstaticanddynamicperformance．TheaccurateestimationofthestatorfluxisoneofthemostimportantpartstorealizetheDTCsystem．Usingadvancedcontroltheory,thestatorfluxestimationmethods

5、ofDTCarestudiedinthethesis．Themainresearchworksareasfollows：ThebasicprincipleofDTCiSintroducedinthisthesis．TheDTCsystemthathasthefluxtrackofhexagonandapproximatecircleiSanalyzedindetails．Thefluxtrackofapproximatecirclecontrolsystemcanreducethetorquerippleandstatorcurrentdistortionwhenthesp

6、eedislow；thefluxtrackofhexagoncontrolsystemcanreducetheswitchingfrequencyoftheinverter．Byintegratingthetwomodelsandjudgingthespeed，amodelofDTCforfull—speedregionisbuilt，whichcanrealizethetranslationbetweenthetwokindsofcontrolmethods．Theaccurateestimationofthestatorfluxisimportanttothechoic

7、eofvoltagespacevectorandthetorqueestimation．ItisthekeypartforimprovingtheperformanceofDTC．Statorfluxestimationmethodsarediscussedinthisthesis．TheopenloopstatorfluxestimationmethodforclassicalDTC，modifiedU—fintegratormethod，andstatorfluxobservermethodareanalyze